本發(fā)明屬于寡糖制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種纖維寡糖的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

纖維寡糖是由10個(gè)左右葡萄糖分子通過β-1，4-糖苷鍵連接而成的寡糖，是纖維素降解過程中的產(chǎn)物，是纖維二糖、纖維三塘、纖維四糖、纖維五糖和纖維六糖的統(tǒng)稱。是具有促進(jìn)礦物質(zhì)吸收、降低血清膽固醇、增強(qiáng)機(jī)體免疫力和低抗腫瘤等獨(dú)特的生理功能的功能性低聚糖，對(duì)人類和動(dòng)植物都具有特殊生理作用的低聚糖。目前，纖維寡糖的生理學(xué)功能已與其他寡糖一樣得到重視。

通常，纖維寡糖的獲取是通過使用酶水解其聚合物、纖維素而獲得的。但是，天然存在的纖維素多數(shù)是以木質(zhì)纖維素的形式存在的，難溶于水且高度結(jié)晶，不通過任何預(yù)處理很難直接將其進(jìn)行酶解。此外，纖維素在酶解時(shí)還存在著酶解得到的纖維寡糖易被β-葡萄糖苷酶進(jìn)一步水解為葡萄糖，從而降低纖維寡糖產(chǎn)率的問題。

CN200580025354.0公開了一種纖維寡糖的生產(chǎn)方法，纖維素酶分解具有一定特性要求的水不溶性天然纖維素類物質(zhì)，所用的纖維素酶為特定生產(chǎn)的里氏木霉。此方法可選用特定的原料作為基質(zhì)，并控制β-葡糖苷酶活性與結(jié)晶性纖維素分解活性比，可在短時(shí)間內(nèi)提高纖維素的分解率，從而高收率的選擇性生產(chǎn)纖維寡糖。但是，此方法所使用的原料僅限于小于或等于700平均聚合度、小于或等于100μm的平均粒徑且可溶于二乙醚的物質(zhì)的含量小于1質(zhì)量％的水不溶性天然纖維素類物質(zhì)，適用范圍太窄，不能廣泛性使用。

CN201610057255.0公開了一種纖維定向二段水解制備纖維寡糖的方法，通過及時(shí)固液分離含有纖維寡糖的液相并提出得到纖維寡糖，有效的解除水解過程中產(chǎn)物對(duì)酶的反饋抑制作用，提高了纖維寡糖的得率，大大提高了纖維寡糖的生產(chǎn)產(chǎn)量，且方法簡(jiǎn)單，成本較低，資源利用率高。但是，此方法纖維寡糖的得率仍然不令人滿意。

CN201610057567.1描述了一種纖維寡糖的生產(chǎn)工藝，該方法直接將富含纖維素的植物原料經(jīng)過高能爆碎將纖維素大分子鏈中的糖苷鍵分子結(jié)構(gòu)打斷，經(jīng)提取、分離精制濃縮或干燥成不同含量的纖維寡糖產(chǎn)品，具有得到的寡糖可控，能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。但是，該方法存在溶出率低及純度低的缺點(diǎn)，不能應(yīng)用到較高純的單一纖維寡糖的生產(chǎn)。

CN201511005042.5公開了一種纖維素定向三段水解制備纖維寡糖的方法，該方法通過三次水解處理低聚木糖生產(chǎn)廢渣，通過固液分離提純得到纖維寡糖。該方法能夠有效地解除水解過程中產(chǎn)物對(duì)酶的反饋抑制作用，纖維寡糖得率較二段水解模式明顯提高，提高了纖維寡糖的生產(chǎn)量，資源利用率高。但是，該方法存在操作過程復(fù)雜，且所得的纖維寡糖純度不高。

CN201610057509.9公開了一種纖維寡糖單體的制備方法，該方法主要通過混酸水解二次分離方法制備不同聚合度的纖維寡糖，通過分離，能夠得到單一組分，所得到的纖維寡糖單一組分純度高。但是，該方法操作復(fù)雜，資源利用率低。

此外，還有人【特開平5-317073號(hào)公報(bào)】使用大量含有非結(jié)晶性纖維素的纖維素為原料，在木質(zhì)素的存在下使用纖維素酶進(jìn)行水解反應(yīng)，隨時(shí)從反應(yīng)液中收集纖維二糖；特開平7-184678號(hào)公報(bào)使用纖維素酶部分酶解濕紙漿，通過β-葡糖苷酶被吸附在木質(zhì)素中，抑制寡糖被分解為葡萄糖；特開平8-89274號(hào)公報(bào)將含有1％-20％質(zhì)量木質(zhì)素的木質(zhì)纖維素與纖維素酶和諸如白腐菌等木質(zhì)素分解菌反應(yīng)生成纖維二糖；特開平8-308589號(hào)公報(bào)通過含有再生纖維素酶的纖維素進(jìn)行酶解，特開平9-107087號(hào)公報(bào)以漂白粥作為原料，特開2001-95594利用超臨界或亞臨界水處理原料，使用特定纖維素酶分解纖維素等方法來生產(chǎn)纖維寡糖。但是，以上方法均不能獲得既有較高產(chǎn)率又有較高純度的纖維寡糖，且操作方法不簡(jiǎn)便。鑒于以上問題，本發(fā)明采用硫磷酸兩步稀酸水解富含纖維素的生物質(zhì)樣品，得到產(chǎn)率高、純度高的纖維寡糖。這一發(fā)明解決了酶解得到的纖維寡糖被進(jìn)一步水解為葡萄糖造成纖維寡糖產(chǎn)率低以及纖維寡糖純度低的問題，能夠得到高產(chǎn)率、高純度的纖維寡糖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

【發(fā)明目的】本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有纖維寡糖在生產(chǎn)過程中存在產(chǎn)率低、純度低的問題，通過兩步稀酸水解，開發(fā)一種產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)便，纖維寡糖純度高的生產(chǎn)方法。

【本發(fā)明技術(shù)方案】本發(fā)明通過(1)將富含纖維素的生物質(zhì)樣品粉碎為2mm以下的顆粒；(2)將粉碎后的樣品和反應(yīng)液(硫酸和磷酸液的混合液)按固液比1:5-1:20置于反應(yīng)容器中混合均勻；(3)反應(yīng)體系在室溫下反應(yīng)60-120min，反應(yīng)過程中間歇攪拌確保反應(yīng)均勻進(jìn)行；(4)加入反應(yīng)液10-40倍體積的水將酸稀釋并攪拌均勻；(5)將反應(yīng)體系在110-130℃下進(jìn)行高溫水解30-90min；(6)使用堿中和液體部分，向中和的濾液中加入3倍體積的乙醇將纖維寡糖沉淀后，液固分離；或者通過納濾膜將中和后的濾液中的鹽除去，然后濃縮，凍干(或結(jié)晶)得到纖維寡糖的濃縮液或高純固體產(chǎn)品，即為纖維寡糖。

本發(fā)明相對(duì)于其他方法的創(chuàng)造性和新穎性：

1.該纖維寡糖生產(chǎn)工藝是通過嘗試硫酸，鹽酸，甲酸，乙酸，磷酸，硝酸作為水解液，綜合而得到的相對(duì)于其他方法具有操作簡(jiǎn)便，成本低，易于操作等特點(diǎn)，解決了靠純生物質(zhì)降解不能人為控制分子量在某一階段的問題；

2.該生產(chǎn)工藝可以充分利用提取利用半纖維素及木質(zhì)素的剩余廢棄物，使資源得到充分合理的利用，并實(shí)現(xiàn)了環(huán)保；

3.該生產(chǎn)工藝得到的纖維寡糖產(chǎn)率高達(dá)85％以上，大大提高了纖維寡糖的生產(chǎn)效率；

4.該生產(chǎn)工藝得到纖維寡糖純度可到99％以上，大大提高了纖維寡糖的后續(xù)處理工藝，并提高了其利用價(jià)值。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

(1)將富含纖維素的生物質(zhì)樣品粉碎為2mm以下的顆粒；(2)將粉碎后的樣品和反應(yīng)液(硫酸和磷酸液的混合液其中：硫酸和磷酸的摩爾濃度為8摩爾/L和5.5摩爾/L)按固液比1:5置于反應(yīng)容器中混合均勻；(3)反應(yīng)體系在室溫30℃下反應(yīng)60min，反應(yīng)過程中間歇攪拌確保反應(yīng)均勻進(jìn)行；(4)加入反應(yīng)液10倍體積的水將酸稀釋并攪拌均勻；(5)將反應(yīng)體系在110℃下進(jìn)行高溫水解90min；(6)使用固體NaOH中和液體部分，向中和的濾液中加入3倍體積的乙醇將纖維寡糖沉淀后，采用抽濾進(jìn)行液固分離，進(jìn)一步脫色和重結(jié)晶即為纖維寡糖。

實(shí)施例2

(1)將富含纖維素的生物質(zhì)樣品粉碎為2mm以下的顆粒；(2)將粉碎后的樣品和反應(yīng)液(硫酸和磷酸液的混合液,其中：硫酸和磷酸的摩爾濃度為5摩爾/L和4摩爾/L)按固液比1:5置于反應(yīng)容器中混合均勻；(3)反應(yīng)體系在室溫30℃下反應(yīng)60min，反應(yīng)過程中間歇攪拌確保反應(yīng)均勻進(jìn)行；(4)加入反應(yīng)液10倍體積的水將酸稀釋并攪拌均勻；(5)將反應(yīng)體系在110℃下進(jìn)行高溫水解30min；(6)使用固體NaOH中和液體部分，通過納濾膜將中和后的濾液中的鹽除去，脫色，然后濃縮，得到纖維寡糖的濃縮液。

實(shí)施例3

(1)將富含纖維素的生物質(zhì)樣品粉碎為2mm以下的顆粒；(2)將粉碎后的樣品和反應(yīng)液(硫酸和磷酸液的混合液,其中：硫酸和磷酸的摩爾濃度為8摩爾/L和5.5摩爾/L)按固液比1:20置于反應(yīng)容器中混合均勻；(3)反應(yīng)體系在室溫30℃下反應(yīng)60min，反應(yīng)過程中間歇攪拌確保反應(yīng)均勻進(jìn)行；(4)加入反應(yīng)液30倍體積的水將酸稀釋并攪拌均勻；(5)將反應(yīng)體系在121℃下進(jìn)行高溫水解60min；(6)使用液體NaOH中和液體部分，向中和的濾液中加入3倍體積的乙醇將纖維寡糖沉淀后，采用抽濾進(jìn)行液固分離，進(jìn)一步脫色和重結(jié)晶即為纖維寡糖。

實(shí)施例4

(1)將富含纖維素的生物質(zhì)樣品粉碎為2mm以下的顆粒；(2)將粉碎后的樣品和反應(yīng)液(硫酸和磷酸液的混合液,其中：硫酸和磷酸的摩爾濃度為5摩爾/L和4摩爾/L)按固液比1:20置于反應(yīng)容器中混合均勻；(3)反應(yīng)體系在室溫30℃下反應(yīng)60min，反應(yīng)過程中間歇攪拌確保反應(yīng)均勻進(jìn)行；(4)加入反應(yīng)液30倍體積的水將酸稀釋并攪拌均勻；(5)將反應(yīng)體系在121℃下進(jìn)行高溫水解90min；(6)使用液體NaOH中和液體部分，通過納濾膜將中和后的濾液中的鹽除去，然后濃縮，重結(jié)晶得到纖維寡糖的高純固體產(chǎn)品。

實(shí)施例5

(1)將富含纖維素的生物質(zhì)樣品粉碎為2mm以下的顆粒；(2)將粉碎后的樣品和反應(yīng)液(硫酸和磷酸液的混合液,其中：硫酸和磷酸的摩爾濃度為8摩爾/L和5.5摩爾/L)按固液比1:10置于反應(yīng)容器中混合均勻；(3)反應(yīng)體系在室溫35℃下反應(yīng)120min，反應(yīng)過程中間歇攪拌確保反應(yīng)均勻進(jìn)行；(4)加入反應(yīng)液30倍體積的水將酸稀釋并攪拌均勻；(5)將反應(yīng)體系在130℃下進(jìn)行高溫水解30min；(6)使用固體KOH中和液體部分，向中和的濾液中加入3倍體積的乙醇將纖維寡糖沉淀后，采用壓濾進(jìn)行液固分離，凍干得到纖維寡糖的高濃度固體產(chǎn)品。